计算机网络学习(七)—— 频分复用和时分复用

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前言

复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。在计算机网络中的信道广泛地使用各种复用技术。

复用能够让多个信号共享信道,多个信号在发送端使用一个复用器,然后大家合起来使用一个共享信道进行通信,在接收端再使用分用器,把合起来传输的信息分别送到相应的终点,

下面我们对常见的信道复用技术进行简单的介绍。

频分复用和时分复用

频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing)其特点为 所有用户在同样的时间占用不同的代管资源(这里的“带宽”是指频率带宽而不是数据的发送速率)。用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带。

时分复用(TDM,Time Division Multiplexing)其特点为 所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度,即每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。TDM 信号也称为登时信号。

这两种复用方法的优点是技术比较成熟,但缺点是不够灵活。时分复用则更有利于数字信号的传输。

在进行通信时,复用器总是和分用器成对的使用。在复用器和分用器之间是用户共享的高速信道。分用器的作用正好和复用器相反,它把高速信道传送过来的数据进行分用,分别送交到相应的用户。

统计时分复用

时分复用会存在利用率过低的问题。由于计算机数据的突发性质,一个用户对已经分配到的自信到的利用率一般是不高的。当用户在某一段时间暂时无数据传输时(例如用户正在键盘上输入数据或正在浏览屏幕上的信息),那就只能让已经分配到时候的自信到空闲着,而其他用户也无法使用这个暂时空闲的线路资源。

统计时分复用 STDM(Statistic)是一种改进的时分复用,它能明显地提高信道的利用率。集中器常使用这种统计的时分复用。

统计时分复用使用 SDTM 帧来传送复用的数据。但每一个 STDM 帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存,然后集中器按顺序依次扫描输入缓存,把缓存中的输入数据放入 STDM 帧中。对没有数据的缓存就跳过去。当一个帧的数据放满了,就发送出去。因此,STDM 帧不是固定分配时隙,而是按需动态的分配时隙,隐私统计时分复用可以提高线路的利用率。

同时,在输出线路上,某一个用户所占用的时隙并不是周期性的出现,因此统计时分复用又称为异步时分复用。而普通的时分复用称为同步时分复用。

由于 STDM 帧中的时隙并不是固定的分配给某个用户,因此在每个时隙中还必须有用户的地址信息,这是统计时分复用必须要有的和不可避免的一些开销。

参考文档

  • 《计算机网络》—— 谢希仁

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